CN113156260A - 一种基于电流分析的电缆故障检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于电流分析的电缆故障检测系统,所述电缆故障检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、显示单元、报警单元和通信单元;所述电缆故障检测系统根据采集的电流信号进行分析计算,并具体判断所述电缆故障情况,及时发出报警。本发明提供一种基于电流分析的电缆故障检测系统,能够及时发现电缆故障及故障类型,保证电缆的工作可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明属于电力检测技术领域,特别涉及一种基于电流分析的电缆故障检测系统。
背景技术
电缆是电缆传输的重要载体,及时了解电缆运行状态,提高实时监测的灵敏性对保证电力系统安全及经济运行具有重要意义。
电缆在其制造过程中难免存在绝缘气隙与突起等局部缺陷,在长期运行过程中必然会受到外界不利因素影响,使得电缆绝缘老化,进而导致故障。同时,随着城市规模的不断扩大,电缆在配电网中的比重逐渐加大。但在自然灾害、机械破坏、绝缘老化等内在和外在多种因素的综合影响之下,电缆故障的发生率也相对提高。目前,电缆故障检测主要采用预防性试验进行检测维护,检测方法需要特定的检测设备和工作环境,费时费力,还不能够及时发现电缆故障或缺陷,无法更好的保证电缆的工作可靠性和安全性。
本发明提出一种基于电流分析的电缆故障检测系统,采集接地线电流信号,对每个接地箱的信息进行分析,得到接地电流不平衡度,并联合判断出所述电缆是否存在异常和具体的故障情况,及时发出报警,以便相关人员及时进行维护,进而保证电缆的工作可靠性和安全性。
发明内容
本发明提供一种基于电流分析的电缆故障检测系统,能够及时发现电缆故障及故障类型,保证电缆的工作可靠性和安全性。
本发明具体为一种基于电流分析的电缆故障检测系统,所述电缆故障检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、显示单元、报警单元和通信单元,所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述控制处理单元顺序连接,所述控制处理单元还分别与所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接;所述电缆故障检测系统根据采集的电流信号进行分析计算,并具体判断所述电缆故障情况,及时发出报警。
所述信号采集单元采用多个电流传感器采集所述电缆接地箱电流信号、所述电缆负荷电流信号。
所述电缆接地箱包括首端直接接地箱、第一交叉互联接地箱、第二交叉互联接地箱、末端直接接地箱。
所述信号调理单元包括滤波模块、A/D转换模块,所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号。
所述控制处理单元采用微处理器对所述电缆故障检测系统进行整体控制和信息处理分析:
所述首端直接接地箱信息分析:计算所述首端直接接地箱三相接地线电流平均值Iav1=(I1a+I1b+I1c)/3,I1a为所述首端直接接地箱a相接地线电流,I1b为所述首端直接接地箱b相接地线电流,I1c为所述首端直接接地箱c相接地线电流;
计算所述首端直接接地箱三相接地线电流不平衡度K1=max{I1i-Iav1}/Iav1,i=a,b,c;
计算所述首端直接接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK1=|K1i-K1|/K1,K1i为正常运行情况下所述首端直接接地箱三相接地线电流不平衡度;
所述第一交叉互联接地箱信息分析:计算所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流平均值Iav2=(I2a+I2b+I2c)/3,I2a为所述第一交叉互联接地箱a相接地线电流,I2b为所述第一交叉互联接地箱b相接地线电流,I2c为所述第一交叉互联接地箱c相接地线电流;
计算所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度K2=max{I2i-Iav2}/Iav2,i=a,b,c;
计算所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK2=|K2i-K2|/K2,K2i为正常运行情况下所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度;
所述第二交叉互联接地箱信息分析:计算所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流平均值Iav3=(I3a+I3b+I3c)/3,I3a为所述第二交叉互联接地箱a相接地线电流,I3b为所述第二交叉互联接地箱b相接地线电流,I3c为所述第二交叉互联接地箱c相接地线电流;
计算所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度K3=max{I3i-Iav3}/Iav3,i=a,b,c;
计算所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK3=|K3i-K3|/K3,K3i为正常运行情况下所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度;
所述末端直接接地箱信息分析:计算所述末端直接接地箱三相接地线电流平均值Iav4=(I4a+I4b+I4c)/3,I4a为所述末端直接接地箱a相接地线电流,I4b为所述末端直接接地箱b相接地线电流,I4c为所述末端直接接地箱c相接地线电流;
计算所述末端直接接地箱三相接地线电流不平衡度K4=max{I4i-Iav4}/Iav4,i=a,b,c;
计算所述末端直接接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK4=|K4i-K4|/K4,K4i为正常运行情况下所述末端直接接地箱三相接地线电流不平衡度;
判断是否满足min{I2i/If2i,I3i/If3i}>6,min{I2i/IL,I3i/IL}>0.5,If2i为所述第一交叉互联接地箱正常情况下电流,IL为所述负荷电流,若是,进水故障;
判断是否满足min{I1i/If1i,I4i/If4i}>5,min{I1i/IL,I4i/IL}>0.4,If1i为所述首端直接接地箱正常情况下电流,若是,护层连接错误故障;
判断是否满足I1i<If1i且I4i<If4i,If1i为所述末端直接接地箱正常情况下电流,若是,同轴电缆破损故障;
判断是否满足min{I1i/If1i,I4i/If4i}>3且ΔK2>4,max{I4i/If4i}>6且ΔK3>1.2,若是,接头环氧预制件击穿故障;
判断是否满足0.1<ΔK1<0.2,1<ΔK2<2.5,ΔK4>2,若是,所述电缆接头松动开路故障。
所述显示单元采用LCD显示屏显示所述电缆故障检测系统的检测信息和故障信息。
所述报警单元采用声光报警器进行故障报警。
所述通信单元采用GPRS无线通信技术将所述电缆故障检测系统的检测信息上传至远程监控中心,并接收所述远程监控中心的控制指令或进行参数设定。
与现有技术相比,有益效果是:所述电缆故障检测系统采集接地线电流信号,对每个接地箱的信息进行分析,并联合判断出所述电缆是否存在异常和具体的故障情况,及时发出报警,以便相关人员及时进行维护,进而保证电缆的工作可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明一种基于电流分析的电缆故障检测系统的结构示意图。
图2为本发明的电缆接地箱位置图。
图3为本发明的控制处理单元工作流程图。
具体实施方式
下面对本发明一种基于电流分析的电缆故障检测系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示,本发明的电缆故障检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、显示单元、报警单元和通信单元,所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述控制处理单元顺序连接,所述控制处理单元还分别与所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接。
所述信号采集单元采用多个电流传感器采集所述电缆接地箱三相电流信号、所述电缆负荷电流信号。
如图2所示,所述电缆接地箱包括首端直接接地箱、第一交叉互联接地箱、第二交叉互联接地箱、末端直接接地箱,所述首端直接接地箱安装在所述电缆首端,所述第一交叉互联接地箱、所述第二交叉互联接地箱依次安装在所述电缆中间,所述末端直接接地箱安装在所述电缆末端。
所述信号调理单元包括滤波模块、A/D转换模块,所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号。
所述控制处理单元采用微处理器对所述电缆故障检测系统进行整体控制和信息处理分析,如图3所示,主要包括以下步骤:
步骤(1):计算所述首端直接接地箱三相接地线电流平均值Iav1=(I1a+I1b+I1c)/3,I1a为所述首端直接接地箱a相接地线电流,I1b为所述首端直接接地箱b相接地线电流,I1c为所述首端直接接地箱c相接地线电流;
计算所述首端直接接地箱三相接地线电流不平衡度K1=max{I1i-Iav1}/Iav1,i=a,b,c;
计算所述首端直接接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK1=|K1i-K1|/K1,K1i为正常运行情况下所述首端直接接地箱三相接地线电流不平衡度;
步骤(2):计算所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流平均值Iav2=(I2a+I2b+I2c)/3,I2a为所述第一交叉互联接地箱a相接地线电流,I2b为所述第一交叉互联接地箱b相接地线电流,I2c为所述第一交叉互联接地箱c相接地线电流;
计算所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度K2=max{I2i-Iav2}/Iav2,i=a,b,c;
计算所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK2=|K2i-K2|/K2,K2i为正常运行情况下所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度;
步骤(3):计算所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流平均值Iav3=(I3a+I3b+I3c)/3,I3a为所述第二交叉互联接地箱a相接地线电流,I3b为所述第二交叉互联接地箱b相接地线电流,I3c为所述第二交叉互联接地箱c相接地线电流;
计算所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度K3=max{I3i-Iav3}/Iav3,i=a,b,c;
计算所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK3=|K3i-K3|/K3,K3i为正常运行情况下所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度;
步骤(4):计算所述末端直接接地箱三相接地线电流平均值Iav4=(I4a+I4b+I4c)/3,I4a为所述末端直接接地箱a相接地线电流,I4b为所述末端直接接地箱b相接地线电流,I4c为所述末端直接接地箱c相接地线电流;
计算所述末端直接接地箱三相接地线电流不平衡度K4=max{I4i-Iav4}/Iav4,i=a,b,c;
计算所述末端直接接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK4=|K4i-K4|/K4,K4i为正常运行情况下所述末端直接接地箱三相接地线电流不平衡度;
步骤(5):判断是否满足min{I2i|If2i,I3i/If3i}>6,min{I2i/IL,I3i/IL}>0.5,If2i为所述第一交叉互联接地箱正常情况下电流,IL为所述负荷电流,若是,进水故障,控制报警单元发出报警,通信单元将故障上传至监控中心;
步骤(6):判断是否满足min{I1i/If1i,I4i/If4i}>5,min{I1i/IL,I4i/IL}>0.4,If1i为所述首端直接接地箱正常情况下电流,若是,护层连接错误故障,控制报警单元发出报警,通信单元将故障上传至监控中心;
步骤(7):判断是否满足I1i<If1i且I4i<If4i,If1i为所述末端直接接地箱正常情况下电流,若是,同轴电缆破损故障,控制报警单元发出报警,通信单元将故障上传至监控中心;
步骤(8):判断是否满足min{I1i/If1i,I4i/If4i}>3且ΔK2>4,max{I4i/If4i}>6且ΔK3>1.2,若是,接头环氧预制件击穿故障,控制报警单元发出报警,通信单元将故障上传至监控中心;
步骤(9):判断是否满足0.1<ΔK1<0.2,1<ΔK2<2.5,ΔK4>2,若是,所述电缆接头松动开路故障,控制报警单元发出报警,通信单元将故障上传至监控中心。
所述显示单元采用LCD显示屏显示所述电缆故障检测系统的检测信息和故障信息。
所述报警单元采用声光报警器进行故障报警。
所述通信单元采用GPRS无线通信技术将所述电缆故障检测系统的检测信息上传至远程监控中心,并接收所述远程监控中心的控制指令或进行参数设定。
最后应该说明的是,结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到,本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (8)
1.一种基于电流分析的电缆故障检测系统,其特征在于,所述电缆故障检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、显示单元、报警单元和通信单元,所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述控制处理单元顺序连接,所述控制处理单元还分别与所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接;所述电缆故障检测系统根据采集的电流信号进行分析计算,并具体判断所述电缆故障情况,及时发出报警。
2.根据权利要求1所述的一种基于电流分析的电缆故障检测系统,其特征在于,所述信号采集单元采用多个电流传感器采集所述电缆接地箱电流信号、所述电缆负荷电流信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于电流分析的电缆故障检测系统,其特征在于,所述电缆接地箱包括首端直接接地箱、第一交叉互联接地箱、第二交叉互联接地箱、末端直接接地箱。
4.根据权利要求3所述的一种基于电流分析的电缆故障检测系统,其特征在于,所述信号调理单元包括滤波模块、A/D转换模块,所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于电流分析的电缆故障检测系统,其特征在于,所述控制处理单元采用微处理器对所述电缆故障检测系统进行整体控制和信息处理分析:
所述首端直接接地箱信息分析:计算所述首端直接接地箱三相接地线电流平均值Iav1=(I1a+I1b+I1c)/3,I1a为所述首端直接接地箱a相接地线电流,I1b为所述首端直接接地箱b相接地线电流,I1c为所述首端直接接地箱c相接地线电流;
计算所述首端直接接地箱三相接地线电流不平衡度K1=max{I1i-Iav1}/Iav1,i=a,b,c;
计算所述首端直接接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK1=|K1i-K1|/K1,K1i为正常运行情况下所述首端直接接地箱三相接地线电流不平衡度;
所述第一交叉互联接地箱信息分析:计算所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流平均值Iav2=(I2a+I2b+I2c)/3,I2a为所述第一交叉互联接地箱a相接地线电流,I2b为所述第一交叉互联接地箱b相接地线电流,I2c为所述第一交叉互联接地箱c相接地线电流;
计算所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度K2=max{I2i-Iav2}/Iav2,i=a,b,c;
计算所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK2=|K2i-K2|/K2,K2i为正常运行情况下所述第一交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度;
所述第二交叉互联接地箱信息分析:计算所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流平均值Iav3=(I3a+I3b+I3c)/3,I3a为所述第二交叉互联接地箱a相接地线电流,I3b为所述第二交叉互联接地箱b相接地线电流,I3c为所述第二交叉互联接地箱c相接地线电流;
计算所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度K3=max{I3i-Iav3}/Iav3,i=a,b,c;
计算所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK3=|K3i-K3|/K3,K3i为正常运行情况下所述第二交叉互联接地箱三相接地线电流不平衡度;
所述末端直接接地箱信息分析:计算所述末端直接接地箱三相接地线电流平均值Iav4=(I4a+I4b+I4c)/3,I4a为所述末端直接接地箱a相接地线电流,I4b为所述末端直接接地箱b相接地线电流,I4c为所述末端直接接地箱c相接地线电流;
计算所述末端直接接地箱三相接地线电流不平衡度K4=max{I4i-Iav4}/Iav4,i=a,b,c;
计算所述末端直接接地箱三相接地线电流不平衡度变化率ΔK4=|K4i-K4|/K4,K4i为正常运行情况下所述末端直接接地箱三相接地线电流不平衡度;
判断是否满足min{I2i/If2i,I3i/If3i}>6,min{I2i/IL,I3i/IL}>0.5,If2i为所述第一交叉互联接地箱正常情况下电流,IL为所述负荷电流,若是,进水故障;
判断是否满足min{I1i/If1i,I4i/If4i}>5,min{I1i/IL,I4i/IL}>0.4,If1i为所述首端直接接地箱正常情况下电流,若是,护层连接错误故障;
判断是否满足I1i<If1i且I4i<If4i,If1i为所述末端直接接地箱正常情况下电流,若是,同轴电缆破损故障;
判断是否满足min{I1i/If1i,I4i/If4i}>3且ΔK2>4,max{I4i/If4i}>6且ΔK3>1.2,若是,接头环氧预制件击穿故障;
判断是否满足0.1<ΔK1<0.2,1<ΔK2<2.5,ΔK4>2,若是,所述电缆接头松动开路故障。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的所述的一种基于电流分析的电缆故障检测系统,其特征在于,所述显示单元采用LCD显示屏显示所述电缆故障检测系统的检测信息和故障信息。
7.根据权利要求6所述的所述的一种基于电流分析的电缆故障检测系统,其特征在于,所述报警单元采用声光报警器进行故障报警。
8.根据权利要求7所述的所述的一种基于电流分析的电缆故障检测系统,其特征在于,所述通信单元采用GPRS无线通信技术将所述电缆故障检测系统的检测信息上传至远程监控中心,并接收所述远程监控中心的控制指令或进行参数设定。
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